花键、无键连接和销连接
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键、花键、无键连接和销连接
截面尺寸（一般以键宽b×键高h表示）和键长L
键的截面尺寸b×h 按轴的直径d 由标准中选定。
键的长度L一般按轮毂的长度而定，即键长等于或略短于轮毂 的长度；而导向平键则按轮毂的长度及其滑动距离而定。
一般轮毂的长度可取为L≈（1.5～2）d，这里的d 为轴的直径。
所选定的键长亦应符合标准规定的长度系列。 标记：键16x100 GB1096-2003 圆头普通平键A型,b-16,h=10,L=100
一、销按其作用可分为：
1.定位销:用来固定零件之间的相对位置，它是组合加工和装配时的重要辅助零件；
2.连接销:主要用于连接，可传递不大的载荷；
3.安全销:用作安全装置中的过载剪断元件。
二、销按其形状可分为：
1.圆柱销: 靠过盈配合固定在销孔中，经多次装拆后会降低 其定位精度和可靠性。
第六章 键、花键、无键连接和销连接
§6－1 键连接
§6－2 花键连接
§6－3 无键连接
§6－4 销连接
一、键连接的分类、结构型式及应用
§6－1 键连接
键是主要用来实现轴与轮毂之间周向固定并传递转矩的标准零件，或实现轴上零件轴向固定及轴向滑动的导向。
平键连接
半圆键连接
用非圆截面的柱面体或锥面体的轴与相同轮廓的毂孔配合以传递运动和转矩的可拆连接。
装拆方便，对中性好；应力集中小；加工复杂。
胀紧连接是在毂孔与轴之间装入胀紧连接套（简称胀套），在轴向力作用下，同时胀紧轴与毂而构成的一种静连接。
二、胀紧连接
各型胀套已标准化规定Z1-Z5共5种型号，选用时可根据轴、毂尺寸及传递载荷大小，从标准中选择合适的型号和尺寸。
对轴的削弱大，常用在直径大于100的轴上。
键的截面尺寸b×h 按轴的直径d 由标准中选定。
键的长度L一般按轮毂的长度而定，即键长等于或略短于轮毂 的长度；而导向平键则按轮毂的长度及其滑动距离而定。
一般轮毂的长度可取为L≈（1.5～2）d，这里的d 为轴的直径。
所选定的键长亦应符合标准规定的长度系列。 标记：键16x100 GB1096-2003 圆头普通平键A型,b-16,h=10,L=100
一、销按其作用可分为：
1.定位销:用来固定零件之间的相对位置，它是组合加工和装配时的重要辅助零件；
2.连接销:主要用于连接，可传递不大的载荷；
3.安全销:用作安全装置中的过载剪断元件。
二、销按其形状可分为：
1.圆柱销: 靠过盈配合固定在销孔中，经多次装拆后会降低 其定位精度和可靠性。
第六章 键、花键、无键连接和销连接
§6－1 键连接
§6－2 花键连接
§6－3 无键连接
§6－4 销连接
一、键连接的分类、结构型式及应用
§6－1 键连接
键是主要用来实现轴与轮毂之间周向固定并传递转矩的标准零件，或实现轴上零件轴向固定及轴向滑动的导向。
平键连接
半圆键连接
用非圆截面的柱面体或锥面体的轴与相同轮廓的毂孔配合以传递运动和转矩的可拆连接。
装拆方便，对中性好；应力集中小；加工复杂。
胀紧连接是在毂孔与轴之间装入胀紧连接套（简称胀套），在轴向力作用下，同时胀紧轴与毂而构成的一种静连接。
二、胀紧连接
各型胀套已标准化规定Z1-Z5共5种型号，选用时可根据轴、毂尺寸及传递载荷大小，从标准中选择合适的型号和尺寸。
对轴的削弱大，常用在直径大于100的轴上。
机械设计第八版键花键无键联接销连接
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宁夏大学专用
键旳尺寸
续表6-1 键槽
C或r
L
t
t1 半径r
0.16~0.25
6~20
6~36 8~45
1.2 1 1.8 1.4 0.08~0.16
潘存云教授研制
2.5 1.8
10~56 3.0 2.3
0.25~0.4 0.4~0.6
14~70 3.5 2.8 18~90 4.0 3.3 22~110 5.0 3.3 28~140 5.0 3.3 36~160 5.5 3.8 45~180 6.5 4.3 50~200 7.0 4.4
潘存云教授研制
(3)载能力高; 因齿槽浅，齿根应力集中小 齿数多，总接触面积大
(4)轴上零件与轴旳对中性好；对高速及精密机器很主要
(5)导向性好; 对动连接很主要
(6)可用磨削措施提升加工精度 及连接质量。
缺陷：齿根仍有应力集中，需专 用设备制造，成本高。
宁夏大学专用
作者： 潘存云教授
应用：定心精度要求高、载荷大，或经常滑移旳连接。
间隙
特点：定心好、装拆以便。
一般平键 种类
导向平键
潘存云教授研制
轴
工作面
潘存云教授研制
宁夏大学专用
作者： 潘存云教授
一般 圆头(A型) 用指状铣刀加工，固定良好，轴槽应力集中大。
平键 平头(B型) 用盘铣刀加工，轴旳应力集中小。
构造 单圆头(C型) 用于轴端
盘铣刀
A型
B型
C型
潘存云教授研制
一般平键应用最广。
作者： 潘存云教授
二、平键连接旳强度校核
第六章 键、花键、无键联接和销联接(1)
（一）型面联接
§5—3 无 键 联 接
是利用非圆截面的轴与相应轮廓的毂孔配合而构成的连接。
特点：没有应力集中源，对中性好，承载能力强，装。
（二）胀紧联接 利用锥面贴合并挤紧在轴毂之间用摩擦力传递扭矩，有过载
保护作用。
弹性环的材料为高碳钢或高碳合金钢（65，55Cr2、60Cr2） 并经热处理。锥角一般为12.5~17°。
失效形式：①键齿的压溃（静联接） ②磨损（动联接） ③齿根剪断
挤压强度条件：
P
2000T z hl dm
[ ]P
动联接（耐磨性条件）：
P 2000T [P]
z hl dm
T——传递扭矩（N.m） Z——花键齿数 l ——键齿工作长度（mm）dm——花键的平均直径 ψ——载荷分布不均系数 h——键齿侧面工作高度（mm）
键的两个窄面是工作面，其中一个面在通过轴心线的平面内， 工作面上的压力沿轴的切线方向作用，能传递很大的转矩。当双 向传递转矩时，需用两对切向键并分布成120°～130°。
二、键的选择和键联接的强度校核
1．键的选择
键:45钢,σB < 600 MPa ⑴ 类型选择：
根据键连接的结构、使用特性及工作条件。 选择时应考虑的情况：
键和滑键三种。 普通平键的端部形状：
圆头（A型）、方头（B型）、单圆头（C型）。
1）普通平键 用于静联接，轴与轮毂间无相对轴向移动
构造：两侧面为工作面，靠键与槽的挤压和键的剪切传递扭矩 轴上的槽用盘铣刀或指状铣刀加工；轮毂槽用拉刀或插刀加工。
2）薄型平键 键高约为普通平键的60%~70%：圆头、方头、单圆头 用于薄臂结构、空心轴等径向尺寸受限制的联接
2）d↑ 3）L↑，但轮毂↑受力不利 4）改用花键
第6章 键 花键 销 型面连接
2 a 2
m——涨套的额定载荷系数
第六章
键、花键、无键和销连接
第 20
销连接 (pin)
定位销——主要用于零件间位置定位，常用作组合加工和装
配时的主要辅助零件。 联接销——主要用于零件间的联接或锁定，中图，可传递不
页
大的载荷
安全销——主要用于安全保护装置中的过载剪断元件
第六章
键、花键、无键和销连接
第六章
键、花键、无键和销连接
第 12
页
花键联接 （spline）
一、类型、特点和应用
1、特点： 1）齿较多、工作面积大、承载能力较高 2）键均匀分布，各键齿受力较均匀 3）齿槽线、齿根应力集中小，对轴的强度削弱减少 4）轴上零件对中性好 5）导向性较好 6）加工需专用设备、制造成本高
第六章
键、花键、无键和销连接
页
导向键——键不动，轮毂轴向移动
滑键——键随轮毂移动
特点：装拆方便，对零件对中性无影响，容易制造，作用可靠，多用于高精 度联接。但只能圆周固定，不能承受轴向力
第六章
键、花键、无键和销连接
第 6
2、半圆键 （woodruff key)
轴槽用与半圆键形状相同的铣刀加工，键能在槽中绕几何中心摆 动，键的侧面为工作面，工作时靠其侧面的挤压来传递扭矩。
特点：可传递较大扭矩和轴向力，无应力集中，对中性好，装拆方便， 有时受到结构尺寸的限制。
第六章
键、花键、无键和销连接
第 19
GB/T5867-1986规定了5种型号：
Z1~Z5型 传递转矩时：
T m[T ]
页
传递轴向力时： Fa m[ Fa ]
转矩、轴向力联合作用时：
m——涨套的额定载荷系数
第六章
键、花键、无键和销连接
第 20
销连接 (pin)
定位销——主要用于零件间位置定位，常用作组合加工和装
配时的主要辅助零件。 联接销——主要用于零件间的联接或锁定，中图，可传递不
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大的载荷
安全销——主要用于安全保护装置中的过载剪断元件
第六章
键、花键、无键和销连接
第六章
键、花键、无键和销连接
第 12
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花键联接 （spline）
一、类型、特点和应用
1、特点： 1）齿较多、工作面积大、承载能力较高 2）键均匀分布，各键齿受力较均匀 3）齿槽线、齿根应力集中小，对轴的强度削弱减少 4）轴上零件对中性好 5）导向性较好 6）加工需专用设备、制造成本高
第六章
键、花键、无键和销连接
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导向键——键不动，轮毂轴向移动
滑键——键随轮毂移动
特点：装拆方便，对零件对中性无影响，容易制造，作用可靠，多用于高精 度联接。但只能圆周固定，不能承受轴向力
第六章
键、花键、无键和销连接
第 6
2、半圆键 （woodruff key)
轴槽用与半圆键形状相同的铣刀加工，键能在槽中绕几何中心摆 动，键的侧面为工作面，工作时靠其侧面的挤压来传递扭矩。
特点：可传递较大扭矩和轴向力，无应力集中，对中性好，装拆方便， 有时受到结构尺寸的限制。
第六章
键、花键、无键和销连接
第 19
GB/T5867-1986规定了5种型号：
Z1~Z5型 传递转矩时：
T m[T ]
页
传递轴向力时： Fa m[ Fa ]
转矩、轴向力联合作用时：
06 键、花键、无键联接和销联接
d
T
k 0.5h
b l L （C型） 2 P : 键、轴、轮毂三者许用压力的最小值，MPa。P106表6-2
l L b（A型）
l L（B型）
2. 键联接的强度计算
导向平键连接和滑键连接（动连接）
主要失效形式: 工作面被压溃；通常按工作面上 的挤压强度进行校核计算。 强度条件
锥体 ----能同时传递扭矩和轴向力，用于不 允许有间隙和要求高可靠性的场合
特点：
1) 装拆方便，对中性好；
2) 联接面上没有键槽和尖角，减少了应力集中；
3) 可传递较大的扭矩； 4) 切削加工有难度，不易保证配合精度。目前应用还不广泛。
（一）型面联接
常用联接型面有：
D
带切口的圆形 方形 六边形 等距曲线
§6－1 键联接 §6－2 花键联接 §6－3 无键联接
§6－4 销联接
基本要求
1、熟悉键联接的类型、特点；
2、掌握平键联接的工作原理、结构特点，平 键的剖面尺寸和长度的确定方法及平键联接 强度校核的计算方法； 3、了解花键联接的齿形、特点、工作原理； 4、对销联接、无键联接作一般性了解。
重点内容
§6-3 无键联接
轴与毂的联接不用键或花键
型面联接 胀紧联接
（一）型面联接
用非圆截面的柱面体或锥面体的轴与相同轮 廓的毂孔配合以传递运动和转矩的可拆联接。 以前因加工非圆形孔困难，限制了其应用。
但随着成型工艺的发展，促进了型面联接的 应用。
（一）型面联接
配合部 分形状
柱体 ----只能传递扭矩
尺寸选择
平键的截面尺寸 b×h： 根据轴径 d 由标准中查得； 键长 L：应略短于轮毂的长度，并符合标准中规定的 尺寸系列。 导向平键的键长 L----按轮毂的长度及其滑动距离而定。
机械设计第6章 键、花键、无键连接及销连接
第6章 键、花键、无键连接及销连接
§6-1 键连接 §6-2 花键连接 §6-3 无键连接 §6-4 销连接
§6-1 键连接
一、键连接的功能、分类、结构形式及应用 键主要用来实现轴与轴上零件之间的周向固定，是一种标准零件。 键连接的主要类型有：平键连接、半圆键连接、楔键连接和切向键连接。
1．平键连接 平键的两侧面是工作面，上表面与轮 毂的键槽底面间则留有间隙。
§6-1 键连接
假定载荷在键的工作面上均匀分布。普通 平键连接的强度条件为:
键联接5
F 2T 103 P [ P ] kl kld
导向平键连接和滑键连接接的强度条件为：
2T 103 p [ p] kld h 式中： k 2 l L b （圆头平键）
b l L 2
一、型面连接 型面连接是用非圆截面的轴与相同轮廓的毂孔配合而构成的连接，用 以传递运动和转矩，它是无键联接的一种型式。
由于型面联接要用到非圆形孔，以前其加工困难，限制了型面联接 的应用。 在家用机械、办公机械等中，采用了大量的压铸、注塑零件。要注 塑出各种各样的非圆形孔是毫无困难的，故型面联接的应用获得了发展。 应用较多的是带切口圆形和正六边形型面。
圆柱销
圆锥销
内螺纹圆锥销
槽 销
开尾圆锥销
销轴和开口销
销的材料为35、45钢（开口销为低碳钢），许用应力[t]=80MPa，许用 挤压应力[p]与键联接的挤压应力相同。
§6-2 花键连接
一、花键连接的类型、特点、和应用
花键连接是由外花键和内花键组成。将具有均布的多个凸齿的轴置于 轮毂相应的凹槽中所构的联接。其工作面是键齿侧。
花键连接是多齿传递载荷，故比平键联接的承载能力高，定心性和导 向性好，对轴的削弱小(齿浅、应力集中小)； 花键连接适用于定心精度要求高、载荷大或经常滑移的连接；
§6-1 键连接 §6-2 花键连接 §6-3 无键连接 §6-4 销连接
§6-1 键连接
一、键连接的功能、分类、结构形式及应用 键主要用来实现轴与轴上零件之间的周向固定，是一种标准零件。 键连接的主要类型有：平键连接、半圆键连接、楔键连接和切向键连接。
1．平键连接 平键的两侧面是工作面，上表面与轮 毂的键槽底面间则留有间隙。
§6-1 键连接
假定载荷在键的工作面上均匀分布。普通 平键连接的强度条件为:
键联接5
F 2T 103 P [ P ] kl kld
导向平键连接和滑键连接接的强度条件为：
2T 103 p [ p] kld h 式中： k 2 l L b （圆头平键）
b l L 2
一、型面连接 型面连接是用非圆截面的轴与相同轮廓的毂孔配合而构成的连接，用 以传递运动和转矩，它是无键联接的一种型式。
由于型面联接要用到非圆形孔，以前其加工困难，限制了型面联接 的应用。 在家用机械、办公机械等中，采用了大量的压铸、注塑零件。要注 塑出各种各样的非圆形孔是毫无困难的，故型面联接的应用获得了发展。 应用较多的是带切口圆形和正六边形型面。
圆柱销
圆锥销
内螺纹圆锥销
槽 销
开尾圆锥销
销轴和开口销
销的材料为35、45钢（开口销为低碳钢），许用应力[t]=80MPa，许用 挤压应力[p]与键联接的挤压应力相同。
§6-2 花键连接
一、花键连接的类型、特点、和应用
花键连接是由外花键和内花键组成。将具有均布的多个凸齿的轴置于 轮毂相应的凹槽中所构的联接。其工作面是键齿侧。
花键连接是多齿传递载荷，故比平键联接的承载能力高，定心性和导 向性好，对轴的削弱小(齿浅、应力集中小)； 花键连接适用于定心精度要求高、载荷大或经常滑移的连接；
花键、无键连接和销连接
二、键的选择和强度校核
1．键的尺寸选择 平键的尺寸主要是键的截面尺寸b×h及键长L。b×h根据轴径d由标准中查 得，键的长度参考轮毂的长度确定，一般应略短于轮毂长，并符合标准中规定 的尺寸系列。
2．平键联接的失效和强度校核 普通平键联接：主要失效形式是工作面的压溃，有时也会出现键的剪断，
但一般只作联接的挤压强度校核。
圆柱销：经多次拆装后，定位精度会降低；有m6、h8两种直径偏差可供选择，以满足 不同要求。
圆锥销：有1:50的锥度，可反复多次拆装。
槽销：不易松动，承受振动和变载荷，不铰孔，多次装拆。 钻孔 铰孔
开尾圆锥销：在联接时的防松效果好，适用于有冲击、振动的场合
端部带螺纹的圆锥销：盲孔或拆卸困难的场合 销轴：用于两零件的铰接处，构成铰链联接。销轴通常用于开口销锁定，工作可靠，装拆方便。
是锻钢，用键构成静连接。齿轮的精度为7级，装齿轮处的轴径d=70mm，齿轮
轮毂宽度为100mm，需传递的转矩T=2200N·m，载荷有轻微冲击。试设计此键
连接。
一般8级以上精度的齿轮有定心精度要求，应选用平键连接。由于齿轮不
在轴端，故选用圆头普通平键(A型)
参考轴的直径d=70 mm，截面尺寸为：b=20，h=12，L=90 mm(比轮毂宽度
取[σp]=110MPa
单键
p
4000T hld
4000T 14 88 80
[ P ] 110
T 2710N m
双键
p
4000T hld
4000T 14 88 80
1.5[P ] 1.5110
T 4066N m
图示气缸盖用6个普通螺栓连接,已知气缸压力p=2MPa，D=80mm,取
p
第六章键联接
第六章 键、花键、无键连接和销联接一．典型例题分析【例题一】直径d=80mm 的轴端安装一钢制直齿圆柱齿轮，轮毂长L=1.5d ，工作时有轻微冲击。
试确定平键联接尺寸，并计算其能传递的最大转矩。
[解题要点]（1）根据直径以及轮毂长在键长系列中选键；（2）将键的强度条件公式变形，可得到键所能传递的转矩。
[解题过程]根据轴径d=80mm ，查表得键的尺寸为剖面b=22mm ，h=14mm根据轮毂的长度L=1.5d=1.5×80=120mm从键长系列中，取键的公称长度100mm键的标记 键22×100 GB 1096-79键的工作长度为l=L-b=100-22=78mm键与轮毂键槽接触高度为k=h/2=7mm根据齿轮材料为钢,工作时有轻微冲击,取许用挤压应力[]a p MP 110=σ 根据普通平键联接的强度条件公式[]p p kld T σσ≤⨯=3102 可求得键连接传递的最大转矩为[]m N kld T p ⋅=⨯⨯⨯==4.24022000110807872000max σ【例题二】图示变速箱中的双联滑移齿轮采用矩形花键联接。
已知：传递转矩T ＝140N·m，齿轮在空载下移动，工作情况良好，轴径D ＝28mm ，齿轮轮毂长L=40mm ，轴及齿轮均采用钢制并经热处理，硬度值≤40HRC，试选择矩形花键尺寸及定心方式，校核联接强度。
[解题要点]（1）根据轴径选择花键型号；（2）根据花键连接强度条件公式对连接强度进行校核，然后判断是否满足强度。
[解题过程]由手册查得中系列矩形花键的齿数为6，外径28mm ，内径23mm ，花键型号：6×23×28×6，采用小径定心。
齿顶倒角3.0=Cmm ，2.0=r mm 。
平均直径mm d D d m 5.25223282=+=+= 齿的接触高度mmC dD h 9.13.022232822=⨯--=--= 取齿的接触线长度mm l40= 载荷不均匀系数8.0=ψ由轴和齿轮的材料及热处理方式，查表[]a p MP 120=σ根据花键静连接强度条件公式：a m p MP zhld T 1.305.25409.168.010********3=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=ψσ<a MP 120强度足够。
05第五章 键联接
4）平键的标记方法
键 头部类型 键宽×键长 国标号 键 B 8×100 GB/T 1096-2003 （方头普通平键） A型可不标出
2、半圆键联接(woodruff key joints)
轴上键槽用与半圆键形状相同的铣刀加工，键能在槽中绕几何中心 摆动以适应毂上键槽的倾斜度。 半圆键用于静联接，其工作面为两侧面，工作时靠其侧面的挤压来 传递扭矩。
2、特点：
1）齿较多、工作面积大、承载能力较高； 2）键均匀分布，各键齿受力较均匀； 3）齿槽浅、齿根应力集中小，对轴的强度削弱减少； 4）轴上零件对中性好； 5）导向性较好；
6）加工需专用设备、制造成本高。
2、花键联接的设计计算
设计过程： 选花键类型→按轴径定花键尺寸→验算联接强度
失效形式：
①键齿的压溃（静联接） ②磨损（动联接） ③齿根剪断
4T 103 p [ p] dhl
[ p ] —许用挤压应力；（参见P107表5-1）
[ p ] —许用压强；（参见P107表5-1）
2）半圆键联接强度校核
半圆键联接应满足键的剪 切强度条件：
2T [ ] kdl
如果设计时单键强度不够时，可采用如下措施：
1）增大轴径d ；
2）增长l，但轮毂长的增加对零件受力不利，长度不应超 过2.5d ；
3）采用双键；
平键按180˚布置；半圆键布置在同 一条母线上；楔键的夹角成120˚ ~130˚
考虑到载荷分布的不均匀性，校 核强度时按1.5个键计算。 4）采用花键。
第二节 花键联接(spine Joint)
当传递载荷较大且对心精度要求高时，可用花键联接。 花键联接是平键联接在数目上的发展。 组成： 外花键和内花键 结构特点： 沿轴和轮毂的周向均布多个键齿，齿侧为工作面。 花键可以做成静联接，也可 以做成动联接（能滑移，如 在各种机械的变速箱中被广 泛应用）。
第6章 键、花键、无键 联接和销联接
二. 键的选择
1. 类型的选择：据联接的结构、使用特性、工作条件来选择。选 择时应考虑的因素有：
1）需传递扭矩的大小； 2）是否有相对运动； 3）滑动距离的长短； 4）联接中对心性的要求； 5）是否有轴向定位； 6）键在轴上的位置（中、端）等。 2. 尺寸的选择：
由轮毂的长度定：略 小于轮毂的长度 所选长度应符合国标 中规定的长度系列。
1： 100
工作面
方头楔键
钩头楔键
圆头楔键
4.切向键： 两个楔键成对布置在轴断面的切线上，一个切向键
可承受很大的单向转矩。当要传递双向转矩时，需 采用两个切向键。
工作面
工作面：相互平行的两个窄面 工作原理：靠工作面的挤压力和轴与轮毂的摩擦力传递转矩 特点及应用： 对轴的强度削弱较大。一般用于轴径大于100mm的轴 上 。
4）滑键
2.半圆键联接
工作面：键的两侧面 工作原理：靠键与键槽的互压传递转矩。 特点及应用：工艺性较好，装拆方便，但键槽较深，对轴的强度 削弱较大。适用于锥形轴端，轻载的场合。
工作面
3.楔键
工作面：键的上下表面 工作原理：靠上下表面的摩擦力传递转矩，同时可承受单向 的轴向力，起单向轴向固定。 特点及应用：联接可靠，但对中精度差。适用于定心精度 要求不高，低转速的场合。
3
式中：—载荷系数， = 0.70.8；
l
--为齿的工作长度，mm；
假设各齿的压力的合力作用在平均半径dm处： d D d m
h--为齿的工作高度, 30 时h m 45 时h 0.8m ，
2
§6-3 无键联接
1.形面联接：光滑的非圆形截面 装拆方便；对中性好；应力集中小，但加工复杂。
2T 103 p [ p] kld L
第六章 键 花键 无键和销连接
圆柱销
圆锥销
内螺纹圆锥销
槽 销
开尾圆锥销
销轴和开口销
详细说明
销的材料为35、45钢（开口销为低碳钢）。
式中：
k ≈ h/2
； l：为键的接触长度。
键连接6
键 联 接
l = L −b
圆头平键： 平头平键：
l=L b 单圆头平键： l = L − 2
[σp]、[p]：为许用挤压应力和许用压力。
（见表6－2） 注：当强度不足时，可适当增加键长或采用两个键按180º布置。考 虑到两个键的载荷分布不均匀性，在强度校核中可按1.5个键计算。
强度不够措施：1）双键，180°布置（按1.5个键计 算），三键120°布置 2）增大轴径d↑ 3) 增长L↑，但轮毂长↑受力不利 4）改用花键 一般L=（1.6~1.8）d≤2d↑
例题
花键连接1
§6-2 花键连接
一、花键连接的特点 花键连接由具有纵向键齿的外花键（花键轴）和内花键（花键 孔）组成。键齿侧面是工作面。可用于静连接，也可用于动连接。
特点：承载能力高，对中性和导向性好，对轴的削弱小。 但结构复杂，成本较高。 一般用于定心精度要求高、载荷较大的场合。
花键连接 矩形花键： 渐开线花键
花键连接，可通过磨削获得高精度。 分为：轻、中两个系列。 有：大径、小径和齿宽三种定心方式。 国家标准采用小径定心（定心精度高）。 渐开线花键：强度高，承载能力大，寿命长； 工艺性好，加工精度高； 齿形定心，有自动定心作用。
键连接2
键 联 接
用于静连接，应用极为广泛。 普通平键： 分为A型、B型、C型。
平键
导向平键 滑键
（见图6－2）
（见图6－1）
导向平键固定在轴上的键槽中，用于移动量不大的场合。 滑键固定在轮毂上，与轮毂一起在轴上的键槽中移动，用于移 动量较大的场合。 2．半圆键连接 ． 键呈半圆形，其侧面为工作面，键能在轴 上的键槽中摆动，以适应轮毂上键槽的斜度。 特点：安装方便。但对轴的削弱较大。 常用于锥形轴端与轮毂的连接。
第6章 键花键无键联接销连接
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01.
02.
03.
04.
05.
06.
定义：键花键无键联接销连接是一种机 械连接方式，通过在销轴上设置键花， 使销轴与销孔之间形成紧密的连接。
应用：广泛应用于各种机械设备、汽车、 航空航天等领域。
作用：键花键无键联接销连接可以提高 连接的可靠性和稳定性，防止销轴在销 孔中松动或脱落，保证机械设备的正常 工作。
确保键花键无键联接销连接的尺寸和规格符合设计要求 注意键花键无键联接销连接的安装位置和方向，避免错误安装 检查键花键无键联接销连接的紧固程度，确保连接牢固可靠 定期检查键花键无键联接销连接的磨损情况，及时更换磨损严重的部件
定期检查：检查键花键无键联接销连接的紧固情况，确保连接牢固 清洁保养：定期清洁键花键无键联接销连接，保持清洁，防止锈蚀 润滑保养：定期润滑键花键无键联接销连接，保持润滑，防止磨损 更换保养：定期更换磨损严重的键花键无键联接销连接，确保连接安全可靠
市场需求：随着工业自动化和智能化的发 展，键花键无键联接销连接的市场需求将 不断增加。
技术进步：随着科技的不断进步，键花键 无键联接销连接的技术水平将不断提高， 满足更多应用场景的需求。
应用领域：键花键无键联接销连接的应用 领域将不断扩大，包括汽车、航空航天、 医疗等领域。
市场竞争：随着市场竞争的加剧，键花 键无键联接销连接的生产企业需要不断 提高产品质量和降低成本，以保持竞争 优势。
优点：结构简单、安装方便、成本低廉、 易于维护。
适用于各种机械设备、汽车、航空、 航天等领域
适用于需要快速拆卸和安装的场合
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适用于需要高强度、高可靠性连接 的场合
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01.
02.
03.
04.
05.
06.
定义：键花键无键联接销连接是一种机 械连接方式，通过在销轴上设置键花， 使销轴与销孔之间形成紧密的连接。
应用：广泛应用于各种机械设备、汽车、 航空航天等领域。
作用：键花键无键联接销连接可以提高 连接的可靠性和稳定性，防止销轴在销 孔中松动或脱落，保证机械设备的正常 工作。
确保键花键无键联接销连接的尺寸和规格符合设计要求 注意键花键无键联接销连接的安装位置和方向，避免错误安装 检查键花键无键联接销连接的紧固程度，确保连接牢固可靠 定期检查键花键无键联接销连接的磨损情况，及时更换磨损严重的部件
定期检查：检查键花键无键联接销连接的紧固情况，确保连接牢固 清洁保养：定期清洁键花键无键联接销连接，保持清洁，防止锈蚀 润滑保养：定期润滑键花键无键联接销连接，保持润滑，防止磨损 更换保养：定期更换磨损严重的键花键无键联接销连接，确保连接安全可靠
市场需求：随着工业自动化和智能化的发 展，键花键无键联接销连接的市场需求将 不断增加。
技术进步：随着科技的不断进步，键花键 无键联接销连接的技术水平将不断提高， 满足更多应用场景的需求。
应用领域：键花键无键联接销连接的应用 领域将不断扩大，包括汽车、航空航天、 医疗等领域。
市场竞争：随着市场竞争的加剧，键花 键无键联接销连接的生产企业需要不断 提高产品质量和降低成本，以保持竞争 优势。
优点：结构简单、安装方便、成本低廉、 易于维护。
适用于各种机械设备、汽车、航空、 航天等领域
适用于需要快速拆卸和安装的场合
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适用于需要高强度、高可靠性连接 的场合
机械设计
第三章1、零件表面的强化处理方法有表面化学热处理、高频表面淬火、表面硬化加工等。
2、机械零件受载时，在截面形状突变处产生应力集中，应力集中的程度通常随材料强度的增大而增大。
第五章1、普通螺纹的公称直径是指螺纹的大径，计算螺纹的摩擦力矩时使用的是螺纹中径，计算螺纹危险截面时使用的是螺纹的小径。
2、在螺栓连接的破坏形式中，约有90%的螺栓属于疲劳破坏，疲劳断裂常发生在螺纹根部。
第六章键、花键、无键连接和销连接1、普通平键连接的主要失效形式是接合面的挤压破坏，导向平键连接的主要失效形式是接合面的过度磨损。
2、与平键连接相比，楔连接的主要缺点是轴和轴上零件对中性差。
3、矩形花键连接采用小径定心，渐开线花键连接采用齿形定心。
第七章1、电弧焊缝大体可分为对接焊缝与角焊缝两类，前者用于连接同一平面内的被焊件，后者用于连接不同平面内的被焊件。
2、设计胶结接头时，应尽可能使胶缝承受剪切或拉伸载荷。
第八章1、V带传动在工作过程中，带内应力有拉应力、离心拉应力、弯曲应力，最大应力σmax=σ1+σb1+σc，发生在带的紧边开始绕上小带轮处。
2、在平带或V带传动中，影响临界有效拉力Fec的因素是预紧力F0、包角α和摩擦系数f。
第九章1、滚子链由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板组成，其内链板与套筒之间、外链板与销轴之间分别为过盈配合，而滚子与套筒之间、套筒与销轴之间分别为间隙配合。
2、链条的磨损主要发生在销轴与套筒的接触面上。
3、在链传动中，链轮的转速越高，节距越大，齿数越少，则传动的动载荷越大。
4、链传动的主要失效形式有链条疲劳破坏、链条铰链的磨损、链条铰链的胶合、链条静力破坏四种。
在润滑良好，中等速度的链传动中，其承载能力主要取决于链条的疲劳强度。
第十章1、在齿轮传动中，将齿轮进行齿顶修圆的目的是为了减小动载荷，将齿轮加工成鼓形齿的目的是为了改善在和沿齿向的分布不均。
2、影响齿轮传动动载系数Κv大小的两个主要因素是齿轮的圆周速度大小和精度高低。
机械设计-第六章 键、花键、无键连接和销连接
第六章 键、花键、无键连接和销连接
本章讲述实现轴与轮毂之间的周向固定并传递转矩方 法，也称为轴毂联接。常用零件有键、花键、销和紧定螺 钉等
§6-1 键连接
一、键连接的功能、分类、结构形式及应用 定义：把轴和轴上零件的轮毂联接起来的标准零件。 作用：传递转矩，实现轴上零件的周向固定，有时
可实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。 类型：按键的结构形式可分为平键、半圆键、楔键、
一、花键连接的类型、特点和应用 优点：①齿多，且每个齿受力均匀，承载能力强；
②键槽浅，齿根处应力集中小，对轴、毂的强度削弱小； ③导向性好，可适应轴上零件的滑移；④对中性好；
缺点：加工复杂，成本较高。 应用：传递载荷大，对中性要求较高的动、静联接。 分类：矩形花键和渐开线花键 1、矩形花键 轻系列：用于静联接或轻载联接 中系列：用于中等载荷的联接。 定心方式：小径定心（外花键和内花键的小径为配 合面，大径处有间隙），定心精度高，稳定性好。
挤压强度校核：
可见联接的挤压强度不够。采用双键，相隔180°布置。
双键的工作长度：l=1.5×70=105mm，则
③ 结果键的标记为：键20×90GB/T1096-1979 （一般A型键可不标出“A”，对于B型或C型键， 须将“键”标为“键 B”或“键C”）。
§6-2 花键连接
花键联接是平键联接在数目上的发展，由外花键 和内花键组成的联接，适用于动、静联接。
键的截面尺寸：根据d=70mm，查表6-1，b=20mm，
h=12mm。
键的长度：由轮毂宽度及键的长度系列，L=90mm。
② 校核键联接的强度 许用挤压应力：键、轴和轮毂的材料都是钢，查表6-2， 取 [σ]p=110MPa； 键的工作长度：l=L-b=90-20=70mm； 键与轮毂键槽的接触高度：k=0.5h=0.5×12=6mm；
本章讲述实现轴与轮毂之间的周向固定并传递转矩方 法，也称为轴毂联接。常用零件有键、花键、销和紧定螺 钉等
§6-1 键连接
一、键连接的功能、分类、结构形式及应用 定义：把轴和轴上零件的轮毂联接起来的标准零件。 作用：传递转矩，实现轴上零件的周向固定，有时
可实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。 类型：按键的结构形式可分为平键、半圆键、楔键、
一、花键连接的类型、特点和应用 优点：①齿多，且每个齿受力均匀，承载能力强；
②键槽浅，齿根处应力集中小，对轴、毂的强度削弱小； ③导向性好，可适应轴上零件的滑移；④对中性好；
缺点：加工复杂，成本较高。 应用：传递载荷大，对中性要求较高的动、静联接。 分类：矩形花键和渐开线花键 1、矩形花键 轻系列：用于静联接或轻载联接 中系列：用于中等载荷的联接。 定心方式：小径定心（外花键和内花键的小径为配 合面，大径处有间隙），定心精度高，稳定性好。
挤压强度校核：
可见联接的挤压强度不够。采用双键，相隔180°布置。
双键的工作长度：l=1.5×70=105mm，则
③ 结果键的标记为：键20×90GB/T1096-1979 （一般A型键可不标出“A”，对于B型或C型键， 须将“键”标为“键 B”或“键C”）。
§6-2 花键连接
花键联接是平键联接在数目上的发展，由外花键 和内花键组成的联接，适用于动、静联接。
键的截面尺寸：根据d=70mm，查表6-1，b=20mm，
h=12mm。
键的长度：由轮毂宽度及键的长度系列，L=90mm。
② 校核键联接的强度 许用挤压应力：键、轴和轮毂的材料都是钢，查表6-2， 取 [σ]p=110MPa； 键的工作长度：l=L-b=90-20=70mm； 键与轮毂键槽的接触高度：k=0.5h=0.5×12=6mm；
第六章 键、花键、无键连接和销连接
B
14
≈d/2
三) 键联接的强度计算
1．平键联接受力分析
联接工作面（侧面） ——受挤压力F
F 2T N d
键的截面——受剪力： F 2T N d
式中：T——转矩，N·mm d——轴的直径，mm
k
F
F
T 平键联接受力情况
15
2．失效形式及计算准则
失效 形式
联接工作 静联接——较弱零件（通常是轮毂）被压溃。 主要失效形式
缺点：键槽较深，对轴的强度削弱较大。
主要用于载荷较轻的静联接，尤其适用于锥形轴与轮毂的联接。 5
普通楔键
楔键联接
N
fN
工作面
T
1∶100
钩头楔键
fN N
工作原理——键的上下两面为工作面，其上表面和轮毂槽底均有1：100的斜
度。装配时，将键沿轴向打入轴和轮槽内，工作表面上产生很大的正压力， 工作时，依靠工作面上正压力产生摩擦力传递转矩T.
导向平键是一种较长的平键，键用螺钉固定在轴的键槽中，轴上零件可 沿键作轴向滑移。常用于轴上零件轴向位移量不大的场合。 变速箱齿轮
12
滑键——用于动联接，轴上铣出较长的键槽，滑键固定在轮毂上，
轴上零件带动键在轴上键槽中作轴向滑移。用于轴上零件轴向位移量较 大的场合。
13
二）键的选择
1. 键的类型选择——键的类型应根据连接的结构特点，使用要求和 工作条件来选择。
L
h
l
l =L
盘铣刀加工键槽
但对于尺寸较大的键需用紧 定螺钉将键固定在轴上键槽 中。
10
L
3) 单圆头平键（C型）
单圆头平键具有A、B键的特点
轴上键槽用指状铣刀加工，轴槽与
键花键无键连接和销连接
键槽铣刀加工键槽，轴向固定
性好，但应力集中大
键圆头不能充分利用
A型
一、键连接的功能、分类、结构形式及应用
1、平键联接 (4)分类:
圆头(A型) 普通平键 平头(B型) 单圆头(C型) 薄型平键 导向平键 滑键
盘铣刀加工键槽，应力集中小
键全长可以充分利用 尺寸较大的键易松动2T 103 p p zlhd m
§6-3
无键连接
一、型面连接
1、定义：
是用非圆截面的柱面体或锥面体的轴与相同轮廓的毂孔配合 以传递运动和转矩的可拆联接，它是无键联接的一种型式。
2、特点：
装拆方便，对中性好
连接面上没有应力集中源，减少了应力集中 切削加工较复杂，不易保证配合精度，应用尚不广泛
二、涨紧连接
1、定义 指在毂孔与轴之间装入胀紧联接 套，在轴向力作用下，同时胀紧 轴与毂而构成的一种静联接。
二、涨紧连接
1、定义 指在毂孔与轴之间装入胀紧联接 套，在轴向力作用下，同时胀紧 轴与毂而构成的一种静联接。
Z1 型 胀 套
一个胀紧套 两个胀紧套
Z2型胀套中，与轴或毂孔贴合的套筒均有纵向间隙，以利于变 形和胀紧。拧紧联接螺钉，便可以将轴和毂胀紧。
120˚ ~130˚
d
一对楔键分别从轮毂两端打入 （5）应用： 用于载荷大，对中要求不严格的场合 直径大于100mm轴上，如大型带轮等
二、键的选择和键连接强度计算
1、键的选择
根据轴径→键的截面尺寸b、h查表选取 长度L参照轮毂长度从标准中选取
二、键的选择和键连接强度计算
2、键连接的强度计算 (1)平键连接的强度计算
2T 103 p [ p ] kld
k=0.5h
性好，但应力集中大
键圆头不能充分利用
A型
一、键连接的功能、分类、结构形式及应用
1、平键联接 (4)分类:
圆头(A型) 普通平键 平头(B型) 单圆头(C型) 薄型平键 导向平键 滑键
盘铣刀加工键槽，应力集中小
键全长可以充分利用 尺寸较大的键易松动2T 103 p p zlhd m
§6-3
无键连接
一、型面连接
1、定义：
是用非圆截面的柱面体或锥面体的轴与相同轮廓的毂孔配合 以传递运动和转矩的可拆联接，它是无键联接的一种型式。
2、特点：
装拆方便，对中性好
连接面上没有应力集中源，减少了应力集中 切削加工较复杂，不易保证配合精度，应用尚不广泛
二、涨紧连接
1、定义 指在毂孔与轴之间装入胀紧联接 套，在轴向力作用下，同时胀紧 轴与毂而构成的一种静联接。
二、涨紧连接
1、定义 指在毂孔与轴之间装入胀紧联接 套，在轴向力作用下，同时胀紧 轴与毂而构成的一种静联接。
Z1 型 胀 套
一个胀紧套 两个胀紧套
Z2型胀套中，与轴或毂孔贴合的套筒均有纵向间隙，以利于变 形和胀紧。拧紧联接螺钉，便可以将轴和毂胀紧。
120˚ ~130˚
d
一对楔键分别从轮毂两端打入 （5）应用： 用于载荷大，对中要求不严格的场合 直径大于100mm轴上，如大型带轮等
二、键的选择和键连接强度计算
1、键的选择
根据轴径→键的截面尺寸b、h查表选取 长度L参照轮毂长度从标准中选取
二、键的选择和键连接强度计算
2、键连接的强度计算 (1)平键连接的强度计算
2T 103 p [ p ] kld
k=0.5h
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花键的尺寸
B 毂 C
毂
轴
国家标准规定花键的主要尺寸有小径 、 大径D、 国家标准规定花键的主要尺寸有 小径d、大径 、 键宽和键 小径 槽宽B，键数规定为偶数， 三种， 槽宽 ，键数规定为偶数，有6、8、10三种，以便加工和检测。 、 、 三种 以便加工和检测。 按承载能力，对基本尺寸规定了轻、中两个系列， 按承载能力，对基本尺寸规定了轻、中两个系列，同一小径的 轻系列和中系列的键数相同，键宽（键槽宽）也相同， 轻系列和中系列的键数相同，键宽（键槽宽）也相同，仅大径 不相同。 不相同。
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2. 键连接的强度计算 （1）平键连接的强度计算 平键连接的失效形式 工作面压溃—静连接 防止压溃 工作面压溃 静连接—防止压溃 校核挤压强度 静连接 防止压溃—校核挤压强度 工作面磨损—动连接 防止磨损 工作面磨损 动连接—防止磨损 校核压强 动连接 防止磨损—校核压强
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Keys are used to transmit torque from a component to the shaft.
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4
键连接的类型 平键连接 半圆键连接 楔键连接 切向键连接 Flat key Woodruff key Tapered key tangential key
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2. 半圆键连接
（1）键的摆动适应毂键槽的斜度； 键的摆动适应毂键槽的斜度； （2）侧面为工作面，传递扭矩，不 侧面为工作面，传递扭矩， 工作面 能传轴向力； 能传轴向力； （3）特别适于锥形轴端； 特别适于锥形轴端； 锥形轴端 （4）对轴削弱大，用于轻载。 轴削弱大，用于轻载。
式中： 式中：
h k≈ 2 圆头平键） l = L−b （圆头平键） 平头平键） （平头平键） l =L
l = L− b 2
单圆头平键） （单圆头平键）
[σp]、[p]为许用应力与许用压力 ]
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讨
论
如果强度不满足要求，怎么办？ 如果强度不满足要求，怎么办？ •增加键的长度； 增加键的长度； 增加键的长度 •增大轴径； 增大轴径； 增大轴径 •采用双键； 采用双键； 采用双键 •采用花键。 采用花键。 采用花键
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例
题 已知减速器中某直齿圆柱齿轮安装在轴的两个
支承点间，齿轮和轴的材料都是锻钢， 支承点间，齿轮和轴的材料都是锻钢，用键构成静 连接。 齿轮的精度等级为7级 连接 。 齿轮的精度等级为 级 ， 装齿轮处的轴径 d=70mm，齿轮轮毂宽度为 ，齿轮轮毂宽度为100mm，需传递的转距 ， T＝2200Nm，载荷有轻微冲击。设计此键连接。 ＝ ，载荷有轻微冲击。设计此键连接。
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讨
• 两个平键按 两个平键按180º布置； 布置； 布置
论
• 如果强度不足，可采用双键。 如果强度不足，可采用双键。 • 两个半圆键布置在轴的同一条母线上； 两个半圆键布置在轴的同一条母线上； • 两个楔键沿圆周相隔90°~120°。 两个楔键沿圆周相隔 ° ° • 考虑到两个键的载荷分布不均匀性，在强度校核 考虑到两个键的载荷分布不均匀性， 中可按1.5个键计算。 中可按 个键计算。 个键计算
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键的尺寸代号
键 B 16×100 GB1096-79 × 国家标准 键长度 由轮毂宽度决定 键宽度b 键宽度 由轴径决定 平头普通平键B型 平头普通平键 型
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d
轴
D
花键联接的分类
• 花键联接按其齿形不同，分为矩形花键和渐开线 花键联接按其齿形不同， 花键。 花键。
B 毂 C
毂
轴
矩形花键
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二、键的选择和键连接强度计算 1. 键的选择 设计时先选择类型、尺寸， 设计时先选择类型、尺寸，再进行校核计算 类型选择— 类型选择
普通平键、半圆键、 静连接 → 普通平键、半圆键、花键 导向平键、 动连接 → 导向平键、滑键
尺寸选择— 尺寸选择
查标准， 根据轴径 d 查标准，确定 b、h 根据轮毂宽度， 根据轮毂宽度，确定键长 L
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1. 平键连接
平键连接按用途分类
普通平键 导向键 滑动键 用于静连接 用于动连接
（1）普通平键连接 工作面是键的两侧面； 工作面是键的两侧面； 两侧面 主要失效形式是键的 剪断和工作面压溃。 剪断和工作面压溃。
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普通平键的挤压强度条件： 普通平键的挤压强度条件： 设键侧面的作用力沿键的工 作长度和高度均匀分布， 作长度和高度均匀分布，则 普通平键的强度条件为: 普通平键的强度条件为:
F 2T σp = = ≤[σp] kl kld
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键的工作长度
b l = L− (单圆头平键) 2
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l = L−b (圆头平键) (方头平键) l =L
导向平键的校核 导向平键和滑键联接的强度条件为： 导向平键和滑键联接的强度条件为：
2T p= ≤ [ p] kld
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变速箱输入轴的外花键
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花键联接的特点
齿较多、工作面积大、 齿较多、工作面积大、承载能力较高 键均匀分布， 键均匀分布，各键齿受力较均匀 齿槽线、齿根应力集中小， 齿槽线、齿根应力集中小，对轴的强度削弱减少 轴上零件对中性好 导向性较好 加工需专用设备、 加工需专用设备、制造成本高 花键适用于定心精度要求高、 花键适用于定心精度要求高、载荷大或经常 滑移的连接。 滑移的连接。
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6.2 花键联接
• 花键联接是由多个键齿与键槽在轴和轮毂孔 的周向均布而成 • 花键齿侧面为工作面 花键齿侧面为工作面——可用于动和静联接 可用于动和静联接 • 花键是标准件。 花键是标准件。
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普通平键的结构形式
圆头：用指状铣刀加工键槽， 圆头：用指状铣刀加工键槽，应力集中大 方头：用盘状铣刀加工键槽，应力集一方头：用指状铣刀加工键槽， 一圆头一方头：用指状铣刀加工键槽，用于轴端
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起键螺钉孔
工作面是键的两侧面； 工作面是键的两侧面； 两侧面 主要失效形式是键的工作面过度磨损。 主要失效形式是键的工作面过度磨损。
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（3）滑键 • 当零件滑移的距离较大时，用滑键。 当零件滑移的距离较大时，用滑键。 • 滑键固定在轮毂上，轴上零件与键一起在轴上 滑键固定在轮毂上， 的键槽中作轴向移动。 的键槽中作轴向移动。 • 轴上键槽很长 • 键可以较短
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Woodruff keys, cutter and key seat
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It is utilized widely in the automotive and machine tool industries. Woodruff keys yield better concentricity after assembly of the hub and shafts. They are self-aligning （ 自 动 对 准 ） and accordingly preferred for tapered shafts（锥形轴 （ 段）.
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键槽
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导向平键连接 （2）导向平键连接 导向平键是一种较长的平键 键用螺钉固定在轴上的键槽中 轴上的传动零件可沿键作轴向滑移。 轴上的传动零件可沿键作轴向滑移。
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花键的尺寸
B 毂 C
毂
轴
国家标准规定花键的主要尺寸有小径 、 大径D、 国家标准规定花键的主要尺寸有 小径d、大径 、 键宽和键 小径 槽宽B，键数规定为偶数， 三种， 槽宽 ，键数规定为偶数，有6、8、10三种，以便加工和检测。 、 、 三种 以便加工和检测。 按承载能力，对基本尺寸规定了轻、中两个系列， 按承载能力，对基本尺寸规定了轻、中两个系列，同一小径的 轻系列和中系列的键数相同，键宽（键槽宽）也相同， 轻系列和中系列的键数相同，键宽（键槽宽）也相同，仅大径 不相同。 不相同。
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2. 键连接的强度计算 （1）平键连接的强度计算 平键连接的失效形式 工作面压溃—静连接 防止压溃 工作面压溃 静连接—防止压溃 校核挤压强度 静连接 防止压溃—校核挤压强度 工作面磨损—动连接 防止磨损 工作面磨损 动连接—防止磨损 校核压强 动连接 防止磨损—校核压强
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Keys are used to transmit torque from a component to the shaft.
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键连接的类型 平键连接 半圆键连接 楔键连接 切向键连接 Flat key Woodruff key Tapered key tangential key
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2. 半圆键连接
（1）键的摆动适应毂键槽的斜度； 键的摆动适应毂键槽的斜度； （2）侧面为工作面，传递扭矩，不 侧面为工作面，传递扭矩， 工作面 能传轴向力； 能传轴向力； （3）特别适于锥形轴端； 特别适于锥形轴端； 锥形轴端 （4）对轴削弱大，用于轻载。 轴削弱大，用于轻载。
式中： 式中：
h k≈ 2 圆头平键） l = L−b （圆头平键） 平头平键） （平头平键） l =L
l = L− b 2
单圆头平键） （单圆头平键）
[σp]、[p]为许用应力与许用压力 ]
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讨
论
如果强度不满足要求，怎么办？ 如果强度不满足要求，怎么办？ •增加键的长度； 增加键的长度； 增加键的长度 •增大轴径； 增大轴径； 增大轴径 •采用双键； 采用双键； 采用双键 •采用花键。 采用花键。 采用花键
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例
题 已知减速器中某直齿圆柱齿轮安装在轴的两个
支承点间，齿轮和轴的材料都是锻钢， 支承点间，齿轮和轴的材料都是锻钢，用键构成静 连接。 齿轮的精度等级为7级 连接 。 齿轮的精度等级为 级 ， 装齿轮处的轴径 d=70mm，齿轮轮毂宽度为 ，齿轮轮毂宽度为100mm，需传递的转距 ， T＝2200Nm，载荷有轻微冲击。设计此键连接。 ＝ ，载荷有轻微冲击。设计此键连接。
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讨
• 两个平键按 两个平键按180º布置； 布置； 布置
论
• 如果强度不足，可采用双键。 如果强度不足，可采用双键。 • 两个半圆键布置在轴的同一条母线上； 两个半圆键布置在轴的同一条母线上； • 两个楔键沿圆周相隔90°~120°。 两个楔键沿圆周相隔 ° ° • 考虑到两个键的载荷分布不均匀性，在强度校核 考虑到两个键的载荷分布不均匀性， 中可按1.5个键计算。 中可按 个键计算。 个键计算
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键的尺寸代号
键 B 16×100 GB1096-79 × 国家标准 键长度 由轮毂宽度决定 键宽度b 键宽度 由轴径决定 平头普通平键B型 平头普通平键 型
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d
轴
D
花键联接的分类
• 花键联接按其齿形不同，分为矩形花键和渐开线 花键联接按其齿形不同， 花键。 花键。
B 毂 C
毂
轴
矩形花键
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二、键的选择和键连接强度计算 1. 键的选择 设计时先选择类型、尺寸， 设计时先选择类型、尺寸，再进行校核计算 类型选择— 类型选择
普通平键、半圆键、 静连接 → 普通平键、半圆键、花键 导向平键、 动连接 → 导向平键、滑键
尺寸选择— 尺寸选择
查标准， 根据轴径 d 查标准，确定 b、h 根据轮毂宽度， 根据轮毂宽度，确定键长 L
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1. 平键连接
平键连接按用途分类
普通平键 导向键 滑动键 用于静连接 用于动连接
（1）普通平键连接 工作面是键的两侧面； 工作面是键的两侧面； 两侧面 主要失效形式是键的 剪断和工作面压溃。 剪断和工作面压溃。
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普通平键的挤压强度条件： 普通平键的挤压强度条件： 设键侧面的作用力沿键的工 作长度和高度均匀分布， 作长度和高度均匀分布，则 普通平键的强度条件为: 普通平键的强度条件为:
F 2T σp = = ≤[σp] kl kld
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键的工作长度
b l = L− (单圆头平键) 2
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l = L−b (圆头平键) (方头平键) l =L
导向平键的校核 导向平键和滑键联接的强度条件为： 导向平键和滑键联接的强度条件为：
2T p= ≤ [ p] kld
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变速箱输入轴的外花键
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花键联接的特点
齿较多、工作面积大、 齿较多、工作面积大、承载能力较高 键均匀分布， 键均匀分布，各键齿受力较均匀 齿槽线、齿根应力集中小， 齿槽线、齿根应力集中小，对轴的强度削弱减少 轴上零件对中性好 导向性较好 加工需专用设备、 加工需专用设备、制造成本高 花键适用于定心精度要求高、 花键适用于定心精度要求高、载荷大或经常 滑移的连接。 滑移的连接。
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6.2 花键联接
• 花键联接是由多个键齿与键槽在轴和轮毂孔 的周向均布而成 • 花键齿侧面为工作面 花键齿侧面为工作面——可用于动和静联接 可用于动和静联接 • 花键是标准件。 花键是标准件。
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普通平键的结构形式
圆头：用指状铣刀加工键槽， 圆头：用指状铣刀加工键槽，应力集中大 方头：用盘状铣刀加工键槽，应力集一方头：用指状铣刀加工键槽， 一圆头一方头：用指状铣刀加工键槽，用于轴端
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起键螺钉孔
工作面是键的两侧面； 工作面是键的两侧面； 两侧面 主要失效形式是键的工作面过度磨损。 主要失效形式是键的工作面过度磨损。
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（3）滑键 • 当零件滑移的距离较大时，用滑键。 当零件滑移的距离较大时，用滑键。 • 滑键固定在轮毂上，轴上零件与键一起在轴上 滑键固定在轮毂上， 的键槽中作轴向移动。 的键槽中作轴向移动。 • 轴上键槽很长 • 键可以较短
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Woodruff keys, cutter and key seat
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It is utilized widely in the automotive and machine tool industries. Woodruff keys yield better concentricity after assembly of the hub and shafts. They are self-aligning （ 自 动 对 准 ） and accordingly preferred for tapered shafts（锥形轴 （ 段）.
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键槽
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导向平键连接 （2）导向平键连接 导向平键是一种较长的平键 键用螺钉固定在轴上的键槽中 轴上的传动零件可沿键作轴向滑移。 轴上的传动零件可沿键作轴向滑移。